40. Особливості структурно-фазових перетворень при лазерному нагріванні чавунів різного хімічного складу

Лазерная обработка чугунов с оплавлением приводит к растворению графита в расплаве, вследствие чего в зоне оплавления формируется структура отбеленного чугуна. Кристаллизация происходит при высоких скоростях охлаждения, поэтому в структуре отбеленного чугуна наблюдается выравнивание концентрации кремния. Эта структура характеризуется очень мелкими дендритами или ячейками аустенита, в междендритных промежутках которых расположена двухфазная составляющая – ледебурит. Особенность ледебурита в том, что он почти полностью состоит из цементита, т.е. кристаллизация осуществляется по механизму, близкому к квазиэвтектическому. Эвтектические блоки в результате продольного роста ориентированы в направлении теплоотвода. Большое количество цементита определяет высокую твердость этой зоны.

Микротвердость зоны оплавления чугунов различных марок несколько отличается и имеет следующие значения, МПа: 8000 – 10000 для ВЧ 60; 6400 – 9450 для ВЧ 50; 7400 – 9000 для СЧ 24; 6000 – 8000 для КЧ 35–10.

В некоторых случаях микротвердость поверхностных участков зоны оплавления имеет пониженные значения. Это связано с наличием графита в верхних слоях зоны оплавления ввиду неполного его растворения или всплытия из нижних слоев. Иногда это явление сопровождается образованием мелких пор в приповерхностных участках.

Граница между зоной оплавления и ЗТВ в чугунах является неровной вследствие эффекта "контактного плавления", заключающегося в насыщении углеродом металлической матрицы около графитовых включений и понижении температуры плавления согласно диаграмме Fe–Fe₃C.

Степень насыщения углеродом на различных расстояниях от графитовых включений различна. Рядом с графитом образуется слой с преобладанием цементита, далее – пластинчатый ледебурит, ледебурит и аустенит, однородный аустенит и, наконец, – аустенитно-мартенситная игольчатая структура.

Микротвердость этих слоев также различна и составляет 6400 – 6700 МПа для аустенитной и аустенитно-мартенситной структуры, 10000 – 12000 МПа для цементитной и ледебуритной структуры.

В нижней части ЗТВ влияния насыщение матрицы из графита очень незначительное, потому структура представляет собой мартенсит и остаточный аустенит.

47.Наведіть існуючі способи лазерно-дугової обробки та їх основні особливості, що зумовлюють підвищення ефективності процесів

Способ включает сварку в среде инертного газа при одновременном воздействии лазерного луча и дуги в одну сварочную ванну. При сварке дуговую горелку располагают перед лазерным лучом по ходу его движения. Направляют сварочную проволоку в точку пересечения лазерного луча с поверхностью свариваемых деталей. Лазерный луч наклоняют на 10-20 градусов, а дуговую горелку - на 30-40 градусов в противоположные стороны относительно нормали к поверхности свариваемых деталей. Техническим результатом является повышение качества сварного соединения за счет коррекции формы шва сварного соединения.

Изобретение относится к способам сварки соединений из алюминия и алюминиевых сплавов и может быть использовано при производстве легких металлоконструкций в различных отраслях промышленности.

Известен способ лазерной сварки соединений из алюминия и алюминиевых сплавов [патент JP 11300485]. Способ предполагает, что присадочная проволока соприкасается с поверхностью свариваемой детали и сила, приложенная между присадочной проволокой и основным металлом, составляет p=1000*d² (гс), где d - диаметр присадочной проволоки.

Недостатком способа является необходимость точного совмещения присадочной проволоки с лазерным лучом и обеспечение требуемой силы прижатия проволоки к свариваемому металлу, что вызывает необходимость применения сложного прецизионного подающего устройства и приводит к увеличению трудоемкости при подготовке к сварке.

Известен способ лазерной сварки [патент CN 1657223 (A)] с использованием присадочной проволоки соединений из алюминиевых сплавов с узким зазором величиной 1-10 мм и прямоугольной разделкой кромок, при котором присадочная проволока и защитный газ подают коаксиально в зазор, а лазерный луч, отклоненный от оси на 30-75°, плавит сварочную проволоку.

Недостатком способа является низкая энергетическая эффективность нагрева и плавления сварочной проволоки, а также поверхности алюминиевых сплавов при указанных углах наклона лазерного луча. В результате данный способ требует дополнительных затрат лазерной энергии и обладает низкой производительностью сварки.

Известен способ лазерно-дуговой сварки алюминия и алюминиевых сплавов, выбранный за прототип